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Method and through-flow cell for continuous treatment of free-flowing compositions by means of ultrasoundWO 2004026452 A1

Resumen

The invention relates to a method and through-flow cell for continual treatment of free-flowing compositions by means of ultrasound. The aim of the invention is to provide a method and a through-flow cell for continuous acoustic irradiation of free-flowing compositions, especially small volumes of liquids according to the through-flow principle, whereby the disadvantages of prior art can be avoided and whereby an efficient treatment of liquids such dispersion, emulsification, deagglomeration, cellular disintegration, extraction, homogenization, degasification and the like can be ensured without a direct contact between the metallic sonotrode and the medium which is to be acoustically irradiated. According to requirements, the free-flowing composition which is to be acoustically irradiated is maintained in an isolated position in relation to environmental influences during said irradiation. According to the inventive method, the working fluid 80 in the through-flow cell 4 is acoustically irradiated with ultrasound in an indirect manner by means of a liquid 90 at high pressure.

Eine verbreitete Anwendung findet Ultraschall in der Erzeugung von Emulsionen. A common application is ultrasound in the production of emulsions.Im folgenden soll daher tiefer auf dieses Anwendungsgebiet eingegangen werden, ohne jedoch die beschriebene Erfindung auf dieses Gebiet beschränken zu wollen. In the following, therefore, will be discussed more deeply in this field of application, without wishing to limit the invention described in this area.Unter einer Emulsion versteht man ein disperses System zweier oder mehrerer Flüssigkeiten, die sich nicht oder nur teilweise mischen. An emulsion is a disperse system of two or more liquids that do not mix, or only partially be understood.Bei der Herstellung von Emulsionen wird häufig von einer grobdispersen Rohemulsion ausgegangen, welche zB mittels eines, einfachen Rührapparates erzeugt werden kann, im allgemeinen wenig stabil ist und sich innerhalb von Minuten wieder in mehrere Phasen zerlegt . In the preparation of emulsions is often assumed that a coarsely disperse crude emulsion, which for example can be generated by means of a simple stirring apparatus, generally not very stable and is divided into several phases within minutes.Durch Eintragen weiterer mechanischer Energie werden die groben Tropfen der Rohemulsion weiter bis in den Mikro- oder Nanometer-Massstab zerteilt. By introducing further mechanical energy, the large droplets of the crude emulsion are further divided into the micro or nanometer scale.Durch den Einsatz von oberflächenaktiven Substanzen und/oder Stabilisatoren kann eine Koaleszenz der Tröpfchen und ein Aufrahmen der Emulsion verhindert und diese so über Stunden, Monate oder gar Jahre stabilisiert werden. Through the use of surfactants and / or stabilizers coalescence of the droplets and creaming the emulsion can be prevented and these are stabilized so for hours, months or even years.

Es wurde festgestellt, dass mittels Ultraschall Emulsionen von vergleichbarer Güte wie jene aus etablierten Verfahren It has been found that by means of ultrasound emulsions of comparable quality as those from established procedures

Die Arbeitsflüssigkeit kann hermetisch abgeschlossen werden. The working fluid can be hermetically sealed.

Das System (Anordnung) kann in unterschiedlichen Abmessungen in Abhängigkeit von der Durchflussrate und der notwendigen Ultraschallenergie realisiert werden. The system (assembly) can be realized in different dimensions as a function of flow rate and of the necessary ultrasonic energy.

Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind in Unteransprüchen beschrieben. Expedient embodiments of the invention are described in subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend in mehreren Ausführungsbeispielen der Beschallung einer fliessfähigen Zusammensetzung mit Ultraschall in einer Durchflusszelle nach der Erfindung näher erläutert. The invention is further explained below in several embodiments of the sonication of a flowable composition with ultrasound in a flow cell according to the invention.In der zugehörigen Zeichnung zeigen: In the accompanying drawings:

Die Verweilzeit und der Leistungseintrag in die mit Ultraschall behandelte fliessfähige Zusammensetzung bestimmen zusammen die eingetragene Schallenergie, über welche zusammen mit der Frequenz Einfluss auf den Effekt der Beschallung genommen werden kann. The residence time and the power input into the sonicated flowable composition together determine the registered sound energy over which influence on the effect of sound can be taken together with frequency.

So ist es beispielsweise möglich, den Mittelwert und die Breite der Tröpfchengrössenverteilung bei der Erzeugung von Emulsionen zu beeinflussen. Thus, it is possible for example to influence the mean and the width of the droplet size distribution in the production of emulsions.

Bei der Zerkleinerung von Feststoffen in einer Flüssigkeit kann in gleicher Weise die erzeugte Korngrösse des Feststoffs kontrolliert werden. During the comminution of solids in a liquid in the same manner, the grain size of the solid produced can be controlled.

Besteht die zu beschallende fliessfähige Zusammensetzung aus mehreren Komponenten, kann so die bevorzugte Benetzung des Durchflusszelle durch eine oder mehrere dieser Is to address the desired flowable composition of several components, so may be the preferred wetting of the flow cell by one or more of these

Komponenten verhindert werden, was einer Durchmischung der verschiedenen Komponenten der fliessfähigen Zusammensetzung abträglich wäre . Components are prevented, which would be detrimental to a mixing of the various components of the flowable composition.

Weiterhin kann durch die Geometrie der Durchflusszelle oder durch die Beschaffenheit der Innenfläche derselben die Strömung durch die Durchflusszelle so verändert werden, dass ein laminares oder turbulentes Fliessen der fliessfähigen Zusammensetzung erzielt wird, was den Effekt der Beschallung verstärken oder abschwächen kann. Furthermore, it can be changed by the flow cell so by the geometry of the flow cell or by the nature of the inner surface thereof, the flow that a laminar or turbulent flow of the flowable composition is obtained, which can strengthen or weaken the effect of sonication.

Es wird wie in Beispiel 3 vorgegangen. The procedure is as in Example 3. FIG.Die Konzentration des Modellproteins BSA in der Pufferlösung beträgt 10% The concentration of the model protein BSA in the buffer solution is 10%